Senda inn spurningu
Sólin Sólin Rís 05:00 • sest 22:05 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 00:00 • Sest 00:00 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 03:36 • Síðdegis: 16:19 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 09:54 • Síðdegis: 22:45 í Reykjavík
Visit the English version

Flokkun:

Náttúruvísindi og verkfræði Stjarnvísindi: alheimurinn

Er hægt að koma efnisögnum á meiri hraða en ljóshraða? Ef ekki, verður þá hægt að rannsaka svokölluð svarthol?

Árdís Elíasdóttir

Samkvæmt almennu afstæðiskenningunni er ekki hægt að koma neinum fyrirbærum á hraða sem er meiri en hraði ljóssins í tómi. Afstæðiskenning Einsteins hefur nú verið staðfest það vel að eðlisfræðingar líta svo á að hún sé rétt og því sé ómögulegt að koma ögnum á meiri hraða. Auk þess gildir að agnir sem hafa kyrrstöðumassa (til dæmis rafeindir og róteindir, en ljóseindin er massalaus) geta einungis nálgast þennan hraða með sívaxandi orku en ná honum aldrei alveg.

Þar sem svarthol eru svæði sem hafa lausnarhraða hærri en ljóshraða (það merkir að til að komast í burtu frá svartholi þyrfti hraða jafnan eða meiri en ljóshraða) er eðlilegt að sú spurning vakni hvort nokkuð sé hægt að rannsaka svarthol. En þótt enginn hafi nokkru sinni rétt höndina inn í miðju sólar og nælt í lófafylli af efninu þar, geta vísindamenn samt sem áður með ýmsum óbeinum aðferðum sagt til um efnasamsetningu og ýmsa eiginleika sólarinnar. Á sama hátt, stjarneðlisfræðingum til ómældrar ánægju, má með ýmsum óbeinum aðferðum rannsaka svarthol.

Helsta aðferðin við að rannsaka svarthol er að skoða aðsópsskífur þeirra, en svo nefnast skífur efnis sem er á braut umhverfis svartholin á leið sinni inn í þau. Út frá snúningshraða aðsópsskífanna, massa þeirra og geislun má ráða í ýmsa eiginleika svartholsins sjálfs, svo sem massa þess og snúning. Þyngdaráhrif svartholsins á nærliggjandi hluti, til dæmis stjörnur, gefa einnig vísbendingar um massa þess. Fyrir mjög massamikil svarthol mætti einnig nota þyngdarlinsur til að meta massann, en þyngdarlinsa nefnast þau hrif þegar ljós bognar við að fara framhjá mjög massamiklum hlutum. Einnig má rannsaka þá atburði sem leiða til myndunar sjálfs svartholsins, svo sem sprengistjörnur og samruna nifteindastjarna, og fá þannig mikilsverðar upplýsingar.

Eitt atriði enn má nefna og það er sú aldarfjórðungs gamla uppgötvun Stephen Hawking að svarthol eru ekki fullkomlega svört heldur geisla þau eins og svarthlutur með vel skilgreindu hitastigi. Hawking-geislun verður við það að í nágrenni svartholsins myndast stöðugt og hverfa aftur pör agna og andagna. Ef það hins vegar gerist að andögnin fellur ofan í svatholið en ögnin sleppur í burt áður en þær ná að eyða hvor annarri aftur þá tapar svartholið massa sem samsvarar þeirri orku sem það tók að mynda agnaparið og senda ögnina í burtu. Þetta leiðir til þess að svartholið sjálft geislar og tapar smám saman massa og gufar því að lokum upp. Þessi áhrif eru þó það lítil að þau eru ekki greinanleg fyrir þau svarthol sem eru þekkt í dag. Þetta yrði hins vegar mikilvægt ef örsmá svarthol myndu finnast en þau eru talin hafa getað myndast í upphafi alheimsins.

Lesendum er bent á áhugaverða gagnvirka vefsíðu um svarthol: Space Telescope Science Institute: Black Holes: Gravity's Relentless Pull.

Höfundur

Árdís Elíasdóttir

Marie Curie-styrkþegi við Dark Cosmology Centre í Danmörku

Útgáfudagur

20.8.2000

Spyrjandi

Ásgeir Úlfarsson

Efnisorð

Tilvísun

Árdís Elíasdóttir. „Er hægt að koma efnisögnum á meiri hraða en ljóshraða? Ef ekki, verður þá hægt að rannsaka svokölluð svarthol?“ Vísindavefurinn, 20. ágúst 2000. Sótt 9. ágúst 2022. http://visindavefur.is/svar.php?id=838.

Árdís Elíasdóttir. (2000, 20. ágúst). Er hægt að koma efnisögnum á meiri hraða en ljóshraða? Ef ekki, verður þá hægt að rannsaka svokölluð svarthol? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=838

Árdís Elíasdóttir. „Er hægt að koma efnisögnum á meiri hraða en ljóshraða? Ef ekki, verður þá hægt að rannsaka svokölluð svarthol?“ Vísindavefurinn. 20. ágú. 2000. Vefsíða. 9. ágú. 2022. <http://visindavefur.is/svar.php?id=838>.

Chicago | APA | MLA

Þessi síða notar vafrakökur Nánari upplýsingar

Ég samþykki
Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Er hægt að koma efnisögnum á meiri hraða en ljóshraða? Ef ekki, verður þá hægt að rannsaka svokölluð svarthol?
Samkvæmt almennu afstæðiskenningunni er ekki hægt að koma neinum fyrirbærum á hraða sem er meiri en hraði ljóssins í tómi. Afstæðiskenning Einsteins hefur nú verið staðfest það vel að eðlisfræðingar líta svo á að hún sé rétt og því sé ómögulegt að koma ögnum á meiri hraða. Auk þess gildir að agnir sem hafa kyrrstöðumassa (til dæmis rafeindir og róteindir, en ljóseindin er massalaus) geta einungis nálgast þennan hraða með sívaxandi orku en ná honum aldrei alveg.

Þar sem svarthol eru svæði sem hafa lausnarhraða hærri en ljóshraða (það merkir að til að komast í burtu frá svartholi þyrfti hraða jafnan eða meiri en ljóshraða) er eðlilegt að sú spurning vakni hvort nokkuð sé hægt að rannsaka svarthol. En þótt enginn hafi nokkru sinni rétt höndina inn í miðju sólar og nælt í lófafylli af efninu þar, geta vísindamenn samt sem áður með ýmsum óbeinum aðferðum sagt til um efnasamsetningu og ýmsa eiginleika sólarinnar. Á sama hátt, stjarneðlisfræðingum til ómældrar ánægju, má með ýmsum óbeinum aðferðum rannsaka svarthol.

Helsta aðferðin við að rannsaka svarthol er að skoða aðsópsskífur þeirra, en svo nefnast skífur efnis sem er á braut umhverfis svartholin á leið sinni inn í þau. Út frá snúningshraða aðsópsskífanna, massa þeirra og geislun má ráða í ýmsa eiginleika svartholsins sjálfs, svo sem massa þess og snúning. Þyngdaráhrif svartholsins á nærliggjandi hluti, til dæmis stjörnur, gefa einnig vísbendingar um massa þess. Fyrir mjög massamikil svarthol mætti einnig nota þyngdarlinsur til að meta massann, en þyngdarlinsa nefnast þau hrif þegar ljós bognar við að fara framhjá mjög massamiklum hlutum. Einnig má rannsaka þá atburði sem leiða til myndunar sjálfs svartholsins, svo sem sprengistjörnur og samruna nifteindastjarna, og fá þannig mikilsverðar upplýsingar.

Eitt atriði enn má nefna og það er sú aldarfjórðungs gamla uppgötvun Stephen Hawking að svarthol eru ekki fullkomlega svört heldur geisla þau eins og svarthlutur með vel skilgreindu hitastigi. Hawking-geislun verður við það að í nágrenni svartholsins myndast stöðugt og hverfa aftur pör agna og andagna. Ef það hins vegar gerist að andögnin fellur ofan í svatholið en ögnin sleppur í burt áður en þær ná að eyða hvor annarri aftur þá tapar svartholið massa sem samsvarar þeirri orku sem það tók að mynda agnaparið og senda ögnina í burtu. Þetta leiðir til þess að svartholið sjálft geislar og tapar smám saman massa og gufar því að lokum upp. Þessi áhrif eru þó það lítil að þau eru ekki greinanleg fyrir þau svarthol sem eru þekkt í dag. Þetta yrði hins vegar mikilvægt ef örsmá svarthol myndu finnast en þau eru talin hafa getað myndast í upphafi alheimsins.

Lesendum er bent á áhugaverða gagnvirka vefsíðu um svarthol: Space Telescope Science Institute: Black Holes: Gravity's Relentless Pull....